像科學家一樣思考：明辨是非、避免偏誤，新世代必備的核心素養

這本書告訴你像科學家一樣思考的種種優點，而現代世界的種種難題也必須以科學的方法解決。你不需是個科學家才可以像科學家一樣思考，任何人都可以，而且每個人都應該如此。它的好處不勝枚舉：從偵測到人類的種種偏誤，到避免犯錯，欣賞世界的森羅萬象。

作者史丹利‧萊斯（Stanley A. Rice）自己就是個科學家，他說科學本質上其實就是有系統地整理人類的常識。雖然對大腦而言，常識是與生俱來的，但它也會依賴許多誤導人的習性。大腦可能不會客觀地推論，而會替自己的判斷合理化。它往往只看到它想看到的東西，而不會如實觀照世界。且大腦不僅善於誆騙別人，在自我欺騙方面更是有一套。萊斯告訴我們，這些習性在身處艱難環境下的人類的演化過程中都有其用處，但是現在種種偏誤和錯覺卻有導致全球災難之虞。

那麼究竟什麼是科學思考？首先，我們會提出關於因果的論述，關於某個東西如何作用的主張。我們把這樣的述句稱為「假設」。其次，我們會蒐集種種證據去驗證這個假設。而那些證據必須是每個人都可以檢驗的。證據讓我們確認哪些假設是真是假，或是不可知。這就是科學了。如果假設通過了檢驗，它就可以用來解釋一團混亂的事實。由一個假設可以推論出另一個假設，到頭來就形成一套架構，那就是所謂的「理論」，理論不僅能解釋一堆事實，更可以解釋整個世界。

於是，作者邀請讀者們加入一趟科學發現的探險。他提出許多例子證明科學的種種好處，告訴我們檢驗假設的方法如何應用在日常生活的難題上，例如汽車出了什麼毛病。除了現實生活的應用之外，科學也能滿足人們的好奇心：它告訴我們關於宇宙的種種故事，而那些故事都是可驗證的。作者也探討了科學史上的種種重要假說，包括天擇說（從隨機創造出秩序）等。

閱讀這本書，就是在學習如何像科學家一樣地思考。它會使你擺脫政客、大企業和宗教領袖的種種操弄，使你有足夠的配備去解決世界最迫在眉睫的難題。而且你會覺得很好玩。

在這本既旁徵博引又循循善誘的書裡，生物學教授萊斯告訴你我之類的門外漢什麼叫作批判性的思考，如何像科學家一樣地判斷紛至沓來的資訊。萊斯提醒我們，人類大腦天生就有找尋種種模型的本能，「不是為了推論，而是要合理化」，而且往往會對於不符合預期的現象視而不見，因而很容易被錯覺和偏誤蒙蔽。而科學則是一種「排除法」，逐一檢驗種種觀念，直到檢驗者找到觀察得到的最佳解釋。在說明了科學方法之後，萊斯則地毯式地列舉我們可以用科學方法去解決的難題，一路上告訴我們如何避免偏誤和邏輯謬誤，例如以單一的因果關係去解釋錯綜複雜的因果問題。並在每個章節的最後要讀者「自己動手做」，練習去釐清問題要點。

萊斯在鼓吹批判性思考的價值時，也告訴讀者們如何在種種假資訊當中披沙揀金，濾出真相來。避免讓不準確的數據或是公然的謊言遮蔽了真相。任何想要以嚴謹而有創意的洞見去看世界的讀者，應該都會讀來津津有味。

史坦利．萊斯Stanley A. Rice
美國東南奧克拉荷馬州立大學（Southeastern Oklahoma State University）生物科學系教授，撰寫的書籍主題涵括植物、演化與自然環境，作品兼具知性、權威性與易讀性。

著作包括
- Life of Earth: Portrait of a Beautiful, Middle-Aged （商周出版《地球：從美麗到滄桑》）
- Stressed-Out World
- Green Planet: How Plants Keep the Earth Alive
- The Encyclopedia of Evolution（本書榮獲國際學校圖書館員協會榮譽選書〔Society of School Librarians International Honor Book〕）
- The Encyclopedia of Biodiversity

李延輝
台大外文系、師大翻譯研究所畢業。興趣為電影、文學、音樂與旅行，現為文藻外語大學專任助理教授。

作者的話
致謝
前言 我們需要科學，而且馬上就要

第一部：科學的冒險
第一章 如何辨識科學
第二章 科學和小說：有組織的常識和有組織的創意
第三章 利用山做實驗
第四章 對與錯

第二部：人猿大腦永流傳
第五章 錯覺的世界
第六章 直接測量！？
第七章 自然丟給我們曲線，但我們看到直線
第八章 這不是非黑即白
第九章 因和果
第十章 貓咪巴多羅繆（Bartholo-meow）聰明嗎？
第十一章 測量你認為正在測量的事物
第十二章 唉呀，我那時還沒想到
第十三章 每個人都有偏見，除了我以外
第十四章 相信我們，我們是科學家
第十五章 受困
第十六章 你指的到底是什麼？為什麼科學家（應該）小心定義他們的詞彙

第三部：大概念
第十七章 自然淘汰：有史以來最大的概念
第十八章 重新發現人性

第四部：科學在世界上的角色
第十九章 政治世界中的科學家
第二十章 誰是你最愛的科學家，為什麼？
第二十一章 業餘者和專家
第二十二章 科學是一場冒險

後記　一個美麗的世界
註釋
中英文對照表

第二章　科學和小說：有組織的常識和有組織的創意
科學的思考方法並不是專屬於科學家。就像我在上一章解釋的，汽車技工也會運用科學方法。但讓我再告訴你另一個例子：寫小說的過程類似於科學的過程。我是科學家、科學作家，也是小說家。我不是小說專家，但至少我知道莫馬代（F. Scott Momaday）和費茲傑羅（FN. Scott Fitzgerald）之間的區別。同時作為科學家及小說家的斯諾（C. P. Snow）曾問，有什麼會比科學和藝術之間差距更大？但兩者之間的差距並不如你想的那樣大。

一些經典的例子
科學性的思考是人類最強烈渴望之一的專業與純粹形態：解答謎題的渴望。推理小說類型的存在就是因為這股渴望。福爾摩斯因運用科學方法解開罪案而聞名，但他並不是始祖。
根據作者不詳的聖經故事「彼勒和大龍」（〔Bel and the Dragon〕，出現在天主教聖經，但未出現在基督新教聖經），一位名叫但以理的猶太英雄在波斯王的宮廷上公然反抗異教教士。但以理拒絕崇拜異教的神彼勒或向祂獻祭，被征服的以色列人都奉命要崇拜祂。教士背後有國王的權威撐腰，閃閃發亮的金壇讓信徒心生敬畏。權威和敬畏之心就成了教士要求信徒信奉的基礎，但他們也聲稱握有證據證明彼勒是偉大的神。證據就是每天晚上，他們會放麵包、肉和酒在祭壇，隔天早上，食物就不見了，這證明彼勒吃了這些東西。他們說，就算沒有看到或聽到彼勒又有什麼關係？彼勒會吃東西，這不就能證明他是真實的？
但是但以理不信這套。他不相信地方的神會因為剛吃下肚子的東西心情好或不好，但他相信存在一個偉大的上帝，掌管了天堂和人間。因此，他用科學試驗向教士挑戰，他希望他們證明彼勒的確吃了放在祭壇上的食物。國王也對這件事很有興趣。試驗的賭注很大。但以理說如果彼勒吃了食物，他就接受處決，但如果彼勒沒有吃，那些教士就應該接受處決。國王和教士都同意了這項挑戰。
教士準備了食物放在祭壇上，然後準備關上通往聖堂的門，接著鎖上，再用國王的印信封門。但就在他們都離開聖所之前，但以理在地板四周撒了一些麵粉。
隔天早上，國王發現印信完好如初，於是他、但以理還有教士便進入聖所。看，食物不見了！那些教士已經準備好慶祝他們的勝利和但以理的死亡。但是但以理要他們等一等，他問他們是不是在地板上看見他看到的東西，他指向留在麵粉上的腳印。腳印通往一道暗門，教士就是通過這扇門進入聖所，拿了食物自己吃掉，但在黑暗中他們沒看到麵粉。於是國王下令立刻處決那些教士，但以理則變成政府的重要官員。
這則古代的故事描述了科學假設間的原始較勁。教士把前門鎖起來封住，藉此驗證「彼勒吃了食物」的假設。但是但以理把麵粉放在地板上，以驗證「教士吃了食物」的假設。
另一個科學出現在文學中的例子是莎士比亞的《哈姆雷特》（Hamlet）。哈姆雷特的父親，也就是先前的國王的鬼魂，於夜晚在陰暗的城堡塔樓向年輕的王子現身。鬼魂告訴王子，當前在位的國王把毒藥灌進自己的耳朵，謀殺了他，這很類似一齣叫《謀殺貢札果》（Murder of Gonzago）的劇。鬼魂要求哈姆雷特復仇。哈姆雷特發現自己處於認識論的兩難局面。他要怎麼說服任何人，甚至他自己，他看到自己父親的鬼魂，而這不只是幻覺而已？他需要外部證據。但要怎麼從已經腐爛的屍體找出下毒的證據（在化學出現之前的年代）？
後來有一天，一團四處遊歷的劇團行經城堡後停留下來。年輕的科學家王子閃過一個絕妙的念頭，他要那群演員演出《謀殺貢札果》。哈姆雷特要觀察國王，看謀殺場景是否激起他任何反應。假如國王毫無反應，他可能就是清白的，而鬼魂只是幻覺；但要是國王良心自責，他可能就會表現出某些反應。哈姆雷特觀察國王的方式就像警探偵訊時觀察嫌犯一樣，都要找出犯罪反應的證據。如同哈姆雷特所說：「演戲是我刺探國王良知的手段。」事實上，國王的確有反應，而哈姆雷特的結論就是他的確見到父親的鬼魂。接下來就是複雜的情況了。

現實的簡化模型
對博士和藝術創作碩士來說，說科學和小說相似可能聽起來會很荒謬。有些科學家會以「好吧，如果你喜歡小說的話」來打發同儕的推測，還洋洋得意地認為這是最嚴重的貶低。他們可能把寫創意小說的作家們想成像孩子般在胡搞瞎搞，不受現實的成人世界束縛。就他們來看，許多創意作家實際上忽視了科學，認為科學是人類經驗死板而沒有靈魂的模式。我已經數不清我讀的故事裡有多少個基本的科學錯誤。我讀過兩個小說家的作品，他們都認為聲音的速度比光快。但有些人跨足兩個領域，包括喬治．蓋洛德．辛普森（George Gaylord Simpson）及愛德華．威爾遜（Edward O. Wilson），這兩位科學家都寫了小說。另外，約翰．厄普代克（John Updike）這位小說家對科學頗為熱衷。同時探索科學和文學世界的重要例子還有艾倫．萊特曼（Alan Lightman），他對物理學有著卓越的貢獻，除了寫出許多精彩的短篇故事外，還寫了《幽魂》（Ghost）和《g先生》（Mr. g）等重要的小說。雖然萊特曼的小說包含許多科學題材，但他的短篇故事卻沒有。兩位最知名的科學作家卡爾．齊默（Carl Zimmer）和大衛．逵曼（David Quammen），是在小說的世界開始他們的寫作事業，而非科學的世界。或許這就是為什麼他們那麼擅長在科學中找到敘事結構。
思考一下科學家和作家都必須做的事。他們都必須解釋東西。為了這麼做，他們必須提出假設（通常在小說中並未明說），來創造現實的簡化模型，然後加以驗證。
小說中的假設來自哪裡？就像科學一樣，小說的假設來自你自己體驗過的事物、你去過的地方，還有你了解的東西。身為當地居民，我很容易就可以辨識出一個背景在奧克拉荷馬的故事，是由一個沒有在那裡住過的作者所寫。這就是為什麼無論是科學家或小說家，製造假設的人都必須站起來走到外面，體驗這個世界。
小說也使用了現實的簡化模型。現實生活中發生了非常非常多事，且非常非常多事也都是毫無預警就發生。但在小說中，發生的任何事都必須推展情節，而且一定會預示後來發生的事。真實世界中，有時候事情發生的原因並不明顯。但在小說中，這就代表失敗。科學也一樣。宇宙由各種粗糙和濕軟的成分組成，非常複雜。科學研究不只記錄下發生的事，也會說「你瞧發生了什麼事」。科學創造了現實的模型，從中可以了解自然運作的過程。
我們進行並閱讀科學研究，書寫並閱讀小說，才能更了解這個世界。這只能藉由精簡後的現實模型才能達成，這樣才能了解模型內的運作機制。一個故事必須是容易了解的現實模型，而不只是一堆現實的堆砌。它必須是聚焦的現實折射，而非反射。高舉鏡子朝向自然並不是科學家或小說家的所作所為。他們會拿透鏡朝向現實之光，將光束分裂成各個彩色的成分來分析，並聚集光束以徹底了解。
小說家也會驗證假設。他可能會創造一個角色，然後進行模擬，去看這個角色會如何反應生命中的各種狀況。作家用角色做實驗，只是這實驗發生在作家的腦海中。科學家和作家的實驗都必須通過現實的驗證：我在關於根部的假設必須準確預測實際的根會如何生長，而作家的角色必須依照他們在真實世界中會有的舉止行事，無論是我們目前所處的世界或像中土（Middle Earth）那樣的不同世界。小說中並不是什麼事都會發生，就像科學一樣。我提過一些我做過的失敗假設，就像我也說過我一些我寫過的失敗的角色和情節，「這是行不通的」。即使故事發生在遙遠銀河系的星球上，還是必須「行得通」。
史蒂芬‧金的《戰慄遊戲》（Misery）這部小說中，一位知名作家在鄉村遭到一名精神錯亂的護士挾持。那名護士不喜歡作家讓他的主角在上一部小說結尾死掉的方式，所以用自己的方式讓作家寫一本新書去解決這個問題。因此作家做的第一件事就是寫一本新書，假裝主角根本沒死。護士勃然大怒。她說這不公平，作家必須將新的情節融入之前的情節中！作家無法自由捏造他想寫的東西，他必須讓故事行得通。所以作家想出一個情節，主角陷入昏迷，而不是真的死掉了。作家的性命取決於新的情節成功與否。你不能只是在故事尾聲利用完全沒有預料到的力量或角色，拯救紊亂的情節。古代戲劇中，眾神會拯救世人，古典學者稱這個過程為神仙搭救（deus ex machina），神來自機械之外。歐里庇得斯（Euripides）大量地使用了這種方式，舉例而言，他讓赫丘利（Hercules）出現，在某個角色即將遭到殺害前拯救了她。很顯然地，機械的確出現在故事中，因為意料之外的拯救者用吊車降臨到舞台上。科學家強力反對「神仙搭救」的安排，程度更甚史蒂芬‧金小說裡的護士。我們必須把我們的解釋置入一個連貫的因果關係網絡中。
讓我們思考一個可能在科學上永遠沒有辦法驗證的假設：生活在火星上的人類最後會演化，長出比較大的大腦。為了要驗證這個假設，你必須讓好幾代的人類生活在火星上。要建立這樣人口樣本數夠大的殖民地花費高昂，光憑這一點，要讓人類生活在火星上就算有可能，也不會很快實現。居住在上面的人需要類似地球的大氣和溫度環境，但火星殖民地重力會小很多。人類沒有更大的頭的其中一個原因，是因為我們的脖子無法支撐那麼大的頭。在地球是這樣。但或許在火星，纖細的脖子就可以支撐大頭。大頭也會造成生產過程的問題，有大頭的胎兒無法順利穿過產道。但人類若能殖民火星也就能夠讓所有生產都是使用剖腹。這個概念只能藉由猜測來探究，而小說就正好完全適合這種調查。
小說可能也提供我們和偏見、無效性相關的絕佳例子，並告訴我們如何避免。假如你想練習邏輯思考及找出無效的假設與偏見，看《梅森探案》的重播幾乎可說是最好的選擇。這個電視節目改編自厄爾．史丹利．賈德納（Erle Stanley Gardner）的小說，從一九五七年播映至一九六六年。梅森這個角色是個英雄般的辯護律師，由雷蒙．布爾（Raymond Burr）飾演，許多大眾認為科學方法最吸引人的部份就融入這個角色之中。他擁有超凡能力，能從證據中獲得具邏輯的結論。同時在他邏輯的表面之下，也充滿對正義的熱情。其他角色也充滿熱誠，特別是威廉．塔爾曼（William Talman）飾演的洛杉磯郡地方檢察官漢彌爾頓．柏格（Hamilton Burger）。每一集中，柏格的熱情很早就蠢蠢欲動，造成他很快下結論，並控告無辜的人謀殺罪。梅森則將熱情保留到後面，也就是仔細檢查所有的對立假設之後。他製造這些對立假設時極具創意，有時到了令人難以置信的地步。最後，梅森常常會在法庭內建立實驗，或至少模擬，而柏格總會譴責這是「法庭上的詭計」。但是這些實驗使所有觀眾驚訝地發現，他們一直在努力的假設是不可能的。他通常會在節目四十五分鐘左右將犯罪者逼至絕路，到這時他才會流露出他的熱情。
每一集《梅森探案》中，每個人都對一開始被控謀殺的人懷抱偏見，這通常是因為被告是外人，或是貌不驚人，或是比較窮，或是過去有犯罪紀錄。甚至連梅森一開始也常抱持偏見，但之後就會產生疑問。梅森像科學家一樣，強迫自己檢視其他的解釋，這讓他得以注意到其他人忽略的關鍵細節。某一集中，一個女人打電話給梅森說她被下毒，然後掛斷電話。大家對她外表較平凡的表妹，也就是被告抱持偏見，因此忽略了在下（非致命的）毒的場景中，電話話筒還在地板上。當然，梅森除外。結果是那女人假裝自己被下毒。另一個梅森避免偏見的例子是他對待貧窮的客戶和有錢的客戶並沒有分別。某一集中，他接了一個女性客戶而不是參議員的案子。那名女性只能付他三十八分錢，但參議員則提出一萬元的條件。
但我們也不能讓假設限制了我們的視野。科學家就像小說家一樣，必須敞開心胸接受驚奇。我們不能表現得好像無所不知。我的植物和我的小說情節都有驚人的事件轉折。我們必須在能取得新資訊時，願意修正我們的假設。寫小說時，作家可能會領悟到因情節所需，其中一個主要角色必須死，作家就得讓這個角色死掉。在科學裡，我們有時候必須放棄很重視的假設。
當然，最大的故事就是宇宙的歷史。有些科學家，例如烏蘇拉．古迪納夫（Ursula Goodenough）和我自己，都曾寫了和這故事相關的書。這些書都不出名，部分原因是我們人類對自己比對宇宙來得有興趣許多。
的確，科學家通常很聰明。我們科學家提出假設、設計實驗及詮釋結果時，必須在腦海中釐清許多事實。但其他很多人也是這樣。技工必須在大腦裡存放許多車子相關的知識。科學和隨意的想法間的不同並不在知識或細節的層面，而在驗證假設的訓練──這種訓練在其他思考模式中多多少少也可以找到。

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自己動手做！
想一件你想知道的事，並且提出可能的，但（現實中）只能透過小說的方式驗證的科學假設。